A la velocidad del sonido

La barrera del sonido:

   

Barrera del sonido: término que se refiere a los efectos de compresibilidad experimentados por los aviones supersónicos cuando su velocidad con respecto al aire se aproxima a la velocidad local del sonido (1.223 km/h a nivel del mar en condiciones normales). Se define como una "barrera omnipresente" que viaja en todas direcciones a la velocidad constante de 1224 km/h, la velocidad del sonido, y al ser vencida por un objeto, estalla formando una explosión sónica que puede ser muy molesta al oído humano.


Cuando un avión se acerca a la velocidad del sonido, la forma en que el aire fluye alrededor de su superficie cambia y se convierte en un fluido compresible, dando lugar a una resistencia mayor.

CHOQUE DE COMPRESIBILIDAD: Estos efectos de compresibilidad se producen cuando un cuerpo —por ejemplo, una aeronave— alcanza una velocidad suficiente para romper el flujo normal de las moléculas de aire que se apartan para dejar paso al objeto que se aproxima. A esas velocidades, las moléculas de aire situadas en la trayectoria del objeto y en las inmediaciones no reciben la ‘advertencia’ de la llegada del objeto con suficiente antelación para poder apartarse de forma ordenada, y son sometidas a un desplazamiento violento. Esta ruptura en la fluidez del flujo de aire se produce porque el medio normal de ‘advertencia’ son las ondas de presión, que viajan a la velocidad local del sonido, y en este caso son adelantadas por el objeto en movimiento. Este efecto, conocido como choque de compresibilidad, provoca cambios importantes en la distribución de presiones, densidades y temperaturas del aire alrededor del cuerpo en movimiento. La velocidad local del sonido varía significativamente, y disminuye —aunque de forma errática— al aumentar la altitud sobre la superficie terrestre. Por ejemplo, mientras que la velocidad local del sonido es de unos 1.220 km/h al nivel del mar, cae hasta aproximadamente 1.060 km/h a 11.000 m de altitud, tras lo que permanece constante hasta los 18.000 metros.

Aquí se aprecia un choque de compresibilidad al momento de la explosión en cámara lenta. 

Singularidad de Prandtl-Glauert: Cuando vemos un jet rompiendo la barrera del sonido se alcanza a ver un cono de vapor, este se forma a consecuencia de la onda de choque (del objeto con las moléculas vibrando, lo cual hace que se caliente rápidamente hasta el punto de fusión).

F-22 Raptor rompiendo la barrera del sonido. 

El vapor que se aprecia es la Singularidad de Prandtl-Glauter.

Esto no quiere decir que solo los jets o autos rompen la barrera, también las balas, al momento de salir del cañón, casi instantáneamente la rompen, pero es tan rápido que no la alcanzamos a ver, pero si la escuchamos, la explosión que se escucha al disparar no es la bala, sino la barrera del sonido.

                                                   

En las imágenes de arriba se observa el gas y la rotura de la barrera del sonido.

En conclusión: es un error de concepto pensar que la pólvora "explota", si esto ocurriera no empujaría la bala, si no que rompería la vaina, la recamara etc. Entonces el ruido que escuchamos, y que nos hace pensar en la explosión, es en realidad el ruido provocado por la rotura de la barrera del sonido, por los gases residuales que salen de la boca del arma, y por la punta, cuando la abandona. Por eso a mayor el diámetro de proyectil, por ende su masa, y la cantidad de propelente, que genera mayor volumen de gases, mas fuerte es el estampido.
Otro mito que precisamos revisar es que el proyectil precisa una cierta distancia para tomar velocidad, en realidad la máxima velocidad se alcanza en la boca misma del arma, al abandonar las estrías y volar libremente, ya que en ese instante, la bala pierde el empuje provocado por los gases, y comienza a desacelerarse por la fricción con el aire.
http://www.coleccionables.com.ar/armas/


El silenciador

Un supresor de sonido, moderador de sonido o silenciador, es un dispositivo conectado o parte del cañón de un arma de fuego que reduce la cantidad de ruido y Flash generado por disparar el arma. Un supresor suele ser un metal maquinado (acero, aluminio o titanio ) que contienen cámaras de expansión que se conecta a la boca de una pistola , ametralladora o fusil . Estos "pueden ser" de tipo supresores (los llamados, ya que se asemejan a una lata de bebida), puede ser separado por el usuario y conectado a un arma de fuego diferentes del mismo calibre. Otro tipo es el "integral" supresor, que consiste en cámaras de expansión que rodea el barril. El cañón está perforado con aberturas o "puertos" que purgar los gases en las cámaras. Este tipo de supresor es parte del arma de fuego de cilindros con los mecanismos internos para reducir el sonido de los disparos al frenar el escape propulsor de gas y, a veces mediante la reducción de la velocidad de la bala.

(Izquierda) Disparo con una pistola sin silenciador;
en el borde izquierdo de la imagen se alcanza a apreciar una linea curva,
esta es la onda de sonido.
(Derecha) Disparo con silenciador.

Las balas

Una bala es un proyectil propulsado por un arma de fuego, cabestrillo, o pistola de aire. Balas normalmente no contienen explosivos,  pero el daño al objetivo previsto por el impacto y la penetración. La palabra "bala" es a veces erróneamente utilizado para referirse a las municiones en general, o un cartucho, que es una combinación de la bala, la caja / carcasa, en polvo, y la imprimación.

Bala atravesando objetos en cámara lenta.

¿De qué están hechas?

Balas de polvo negro, o armas de fuego de avancarga, fueron moldeados de puro plomo. Esto funcionó bien para las balas de baja velocidad, disparos a velocidades de menos de 450 m / s. Para balas de velocidad ligeramente superior que disparan armas de fuego modernas, tienen una aleación más difícil de plomo y estaño o tipógrafo (para el molde de Linotype) funciona muy bien. El elemento común en todos ellos, el plomo, se utiliza mucho porque es muy denso, proporcionando así una gran cantidad de masa y, por tanto, la energía cinética para un volumen dado. El plomo también es barato, fácil de obtener, fácil de trabajar, y se funde a una temperatura baja, lo que se traduce en la fabricación relativamente fácil de las balas. 

¿Qué contienen?

La pólvora es una sustancia explosiva utilizada principalmente como propulsor de proyectiles en las armas de fuego y con fines acústicos en los juegos pirotécnicos.

La primera pólvora fabricada es la denominada pólvora negra, que está compuesta de determinadas proporciones de carbón, azufre y nitrato de potasio. La más popular tiene 75% de nitrato de potasio, 15% de carbono y 10% de azufre (porcentajes en masa/masa). Actualmente se utiliza en pirotecnia y como propelente de proyectiles en armas antiguas. Las modernas pólvoras están basadas en explosivos, como el TNT, que con diversos elementos reduce su velocidad de combustión a fin de lograr un efecto de propelente antes que un efecto explosivo puro.

Las ventajas de las pólvoras modernas son su bajo nivel de humo, bajo nivel de depósito de productos de combustión en el arma y su homogeneidad, lo que garantiza un resultado consistente, con lo que aumenta la precisión de los disparos.

Contenido de una bala

¿Como funciona un arma?

Esta descripción se refiere a la mayoría de las armas de fuego, excluye a las escopetas, u otro tipo de armas con cañones lisos.

Como sabemos, las armas de fuego funcionan en general mediante un proceso quimico-mecanico, en el cual la energía cinética de una aguja percutora, golpea contra un iniciador o fulminante, que contiene un producto químico explosivo generalmente derivado del mercurio (fulminato) que convierte esa energía en calor de manera instantánea. Ese calor se traslada al propelente, mezcla química, cuya función principal es la de generar gases para empujar el proyectil hacia el exterior del cañón.

En este proceso, las distintas partes del conjunto arma-munición entran en acción,

la vaina, hecha de un metal elástico se hincha con la presión de los gases para vedar la recamara, e impedir que los mismos escapen por la parte posterior del arma. Las armas de fuego, tienen un espacio que queda entre la parte estriada del cañón y la recamara donde esta alojada la vaina; este espacio se denomina free-board, y esta diseñado para permitir un vuelo libre de la punta, y que se sigan generando gases, luego la punta avanza hacia la boca del cañón del arma, disminuyendo abruptamente al llegar al sector de estrías, en ese punto aumenta drásticamente la presión en el interior de la vaina, hinchándola, para vedar las paredes de la recamara, y la punta comienza a avanzar al principio lentamente, por efecto del roce producido contra las paredes del cañón estriado, tomando entonces la estría, marcando la superficie de la bala, haciéndola girar acompañando las estrías como si fuera un tornillo, ese giro es el que le va a dar una trayectoria mas o menos recta por efecto de la fuerza centrifuga. Durante el desplazamiento de la punta hacia el exterior, el propelente (combinación química propulsora) sigue generando gases que siguen empujando la bala (es en este punto que podemos entender la importancia de los tipos de pólvora para los diferentes tipos de armas, ya que pólvoras muy rápidas de las utilizadas para armas cortas, pueden terminar de quemarse antes que la punta abandone el cañón, por lo que la bala quedaría parada en ese punto, a su vez si utilizamos pólvoras lentas en armas cortas, perdemos la eficacia, ya que esta seguiría quemándose, aun después de la bala haber abandonado el arma, desaprovechando los gases.).

En conclusión: es un error de concepto pensar que la pólvora "explota", si esto ocurriera no empujaría la bala, si no que rompería la vaina, la recamara etc. Entonces el ruido que escuchamos, y que nos hace pensar en la explosión, es en realidad el ruido provocado por la rotura de la barrera del sonido, por los gases residuales que salen de la boca del arma, y por la punta, cuando la abandona. Por eso a mayor el diámetro de proyectil, por ende su masa, y la cantidad de propelente, que genera mayor volumen de gases, mas fuerte es el estampido.

Otro mito que precisamos revisar es que el proyectil precisa una cierta distancia para tomar velocidad, en realidad la máxima velocidad se alcanza en la boca misma del arma, al abandonar las estrías y volar libremente, ya que en ese instante, la bala pierde el empuje provocado por los gases, y comienza a desacelerarse por la fricción con el aire.

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Funcionamiento de una AK-47:

Funcionamiento de una pistola semiautomática:

                                           

¿Qué es un arma?

Un arma es una herramienta de agresión útil para la caza y la autodefensa, cuando se usa contra animales, y puede ser utilizada contra seres humanos en tareas de ataque, defensa y destrucción de fuerzas o instalaciones enemigas, o simplemente como una efectiva amenaza. Un arma es por tanto un dispositivo que amplía la dirección y la magnitud de una fuerza. Según otra interpretación, podrían definirse como los dispositivos más sencillos que utilizan ventajas mecánicas para multiplicar una fuerza.

M16

Colt 45.

AK-47

Armas ligeras: armas de fuego que pueden ser transportadas y descargadas por una persona, al contrario que las armas de artillería. Por extensión, también se incluyen en esta categoría las armas automáticas que se desarrollaron a partir de las portátiles como las ametralladoras, que usen la misma munición que los fusiles militares o como las ametralladoras de mayor calibre. Estas armas no tienen una definición estricta pero por lo general incluyen rifles, pistolas y revólveres, fusiles, ametralladores ligeros y ametralladoras.

Fusil Barret

Revolver

                 
http://es.wikipedia.org/wiki/Arma

                                                                  

Evolución de la AK-47:

¿De qué están hechas?

Están hechas de aleaciones de metales que resisten la gran presión provocada por las detonaciones, actualmente USA esta experimentando con rifles creados de plásticos y kevlar esto reduce gastos los hace mas ligeros y manejables para los soldados.
Los rifles de francotirador son generalmente de acero ya que la presión de la recamara es mayor a de cualquier otra arma y tienen que ser muy resistentes porque están altamente calibrados, la M4A1 al ser arma de asalto tiene reforzado el cañón y la recamara pero la culata, mira, cargadores y otras partes son plásticas.

http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080110131130AA0UySk